锰矿石是一种
四方晶系,
晶体呈双锥状,通常呈粒状、隐晶质块状集合体。黑、灰黑、棕黑至钢灰色。半金属光泽。硬度6~6.5。密度4.7~5.0g/cm。含锰69.9%。溶于
盐酸并析出
氯。产于热液矿床、接触交代矿床和沉积变质锰矿床中,与
黑锰矿等共生。是炼锰的矿物原料。用于炼制
锰铁,制取
高锰酸钾、
硫酸锰、
碳酸锰、
硝酸锰、
氧化锰等
锰化合物;还可用作氮肥的脱硫剂。
自然界存在的锰矿石,以
软锰矿与
菱锰矿为主;也有一些
硫化锰矿,并伴生有Cu、Co、Ni、Zn、Bi等有价贵重金属,但储量不大。另外在我国的
贵州省、
广西壮族自治区等地还有一些褐锰矿存在,其加工利用方式一直未有报道。
因此,对褐锰矿的认识不多,对其开发利用技术较陌生。对所受委托原矿进行矿物分析,确知该
锰矿石为褐锰矿为主要锰矿物赋存形式,褐锰矿的分子MnSiO的结构可以看成是3MnO·MnSiO,必须将MnO中+3价态的Mn还原为+2价态的溶于稀酸的MnO后才能提取褐锰矿中的锰成分。还原高价态的锰矿物如+4价态的
软锰矿比较容易实现,工业上的生产技术也比较成熟,大多采用无烟煤还原焙烧后再用稀硫酸浸出或采用两矿法工艺即用
黄铁矿或其他
还原剂按原矿、硫酸、还原剂以适当的配比在液相中于90℃左右进行直接还原浸出。而处于+3价态的褐锰矿的还原性能如何,能否采用相类似的比较简单的还原工艺进行还原处理,是该矿物加工
冶炼工艺开发成功的关键,从MnO与MnO价态差异的两种物质的氧化还原
电势来看,以还原活性较好的煤、天然气等还原剂还原MnO成低价态的MnO应是可行的,从化学反应热力学计算MnO黄铁矿反应的生成自由焙变化结果也表明,这种还原方式是可行的。尝试以
黄铁矿、
硫酸湿法还原浸出褐锰矿,探寻浸出工艺的优化条件和浸出液的后续净化工艺,为类似的褐锰矿的湿法冶炼工艺提供技术上的参照。
通过对原矿进行矿物分析确知该
锰矿石以褐锰矿为主要锰矿物赋存形式,并有部分
软锰矿存在,经X射线
衍射检测表明,褐锰矿的分子结构通式为MnSiO,是一种复杂硅酸盐矿物,另有
石英、
萤石等天然矿物形式存在,锰的物相组成见表2。
1)采用
黄铁矿硫酸湿法还原浸出工艺能较好地提取褐锰矿中的锰,当矿:酸:黄铁矿质量比达到1:1.104:0.28时,在90-95℃,搅拌浸出6.5h以上,原矿中的锰的浸出率达92%以上。
2)浸出液采用
氢氧化氧铁法除铁硅铝磷等杂质,锰的损耗低,仅约0.8%,杂质取除彻底。
3)采用
硫化钱与SDD联合去除除铁液中的Ni、Co、Zn等重金属杂质,杂质去除率高,可获得合符电解金属锰要求的
硫酸锰净化液。